Металлопрокат: обзор технологий горячего и холодного проката

В этой статье:

1. Волочение труб

2. Холодная прокатка труб

Трубы в холодном состоянии обрабатывают для достижения высокого качества их поверхности, а также когда невозможно получить трубы заданных размеров другими способами. Холодной обработкой производят трубы диаметром менее 0,1 с толщиной стенки менее 0,01 мм. Различают два способа обработки трубы в холодном состоянии: холодную прокатку и волочение, при этом получают тонкостенные трубы диаметром 1—450 и толщиной стенки 0,1—3 мм.

Заготовкой для производства холоднокатаных и холоднотянутых труб служат в основном горячекатаные или реже электросварные трубы.

Что представляет холоднокатаная сталь

Существует две основных разновидности обработки давлением. Это прокатка горячим и холодным способом. Отличием их друг от друга является температура, при которой осуществляются данные процессы.

Как видно из названия, при горячей обработке заготовку предварительно нагревают. Температура нагрева зависит от толщины получаемого листа. Чем он толще, тем температура выше.

Холоднокатаная — накатывается без предварительного нагрева, что накладывает на себя некоторые особенности. Но прежде чем приступим к их обсуждению, давайте проясним вначале технологию получения.

Как производят холоднокатаную сталь

1 Этап. На первом этапе происходит выплавка стали. Принципиальной разницы в изготовлении горячекатаной стали и холоднокатаной здесь нет. В обоих случаях подойдут лишь сплавы с повышенным значением пластичности, относительное удлинение которых не должно быть меньше 30%. Сюда главным образом относятся конструкционные стали нормального и повышенного качества с содержанием углерода не более 0,5%. Также некоторая часть приходится на высоколегированные коррозионностойкие и жаростойкие стали. Наиболее востребованной среди них является сталь 12Х18Н10Т.

2 Этап. После выплавки следует раскатывание. Происходит это обычно на промышленных вальцах большого размера. И здесь уже начинают прослеживаться первые отличия холодной прокатки от горячей. Толщина холоднокатаного материала ограничивается мощностью привода, размерами и прочностью вальцов. На практике это означает, что толщина стенки профиля не может превышать 4 мм.

Дальнейшее увеличение толщины листа экономически не целесообразно в силу значительного удорожания себестоимости и сокращения срока эксплуатации оборудования. Здесь выгоднее просто увеличить податливость металла, повысив его температуру. Это и является ключевым отличием между технологией производства горячекатаной и холоднокатаной стали. Одну нагревают перед обработкой давлением, другую нет.

3 Этап. После получения заготовки требуемого размера, далее следует ее очистка. Требуется она исключительно для придания листу более эстетичного вида. Существует две ее разновидности:

1. Механический способ подразумевает под собой не посредственный физический контакт со сталью. На поверхность заготовки подают струю воздуха, несущего металлические частицы шарообразной формы. В результате такого воздействия загрязнения отколупываются и удаляются вместе с воздушным потоком, делая внешний вид холоднокатаных листов более презентабельными.
2. Химический способ подразумевает очищение за счет проведения химической реакции. Как правило, для этого используют травление стали. Лист погружают в раствор 25%-ой соляной кислоты и по истечению определенного времени все загрязнения полностью разъедаются, делая поверхность стали более гладкой.

Хотелось бы заметить, что при соблюдении культуры производства холоднокатаная сталь в очистке не нуждается. Горячекатаный же металл всегда требует провидения данного этапа, т.к. в результате воздействия температуры на его поверхности образуются окалины.

Нагревательные устройства

На сортовых станах для нагрева заготовок применяют рекуперативные методические печи, работающие на смеси доменного и коксового газов с теплотой сгорания 8,4 МДж/м3. В качестве топлива используют также природный газ. Печи оборудованы керамическими рекуператорами для подогрева воздуха до 400—600 °С и металлическими трубчатыми рекуператорами для подогрева газовой смеси примерно до 300 °С. Производительность печей достигает 200 т/ч.

Применяют нагревательные печи с торцовой и с боковой посадкой и выдачей заготовок. Ширина пода с торцовой посадкой и выдачей достигает 7 м в соответствии с обычной длиной заготовок до 6 м. Такие печи служат для нагрева заготовок сечением более 100×100 мм и оборудованы загрузочными рольгангами, толкателями. В печах с боковой посадкой и выдачей с подом шириной 13 м нагревают заготовки длиной до 12 м, сечением менее 100×100 мм. Заготовки подают в печь через боковое окно тележкой или втягивающими роликами, а выдают из печи выталкивателем. Проталкивание заготовок вдоль печи осуществляют толкателями.

В последнее время как в СССР, так и за рубежом для нагрева металла стали применять печи с шагающим подом. Заготовки в этих печах не соприкасаются друг с другом, поэтому исключены внешние дефекты, а нагрев происходит значительно быстрее и равномернее, чем в печах с толкателями. При этом они меньше находятся при высоких температурах, вследствие чего снижается угар и обезуглероживание металла.

Преимущества холоднокатаной стали перед горячекатаной

Отличие технологических процессов накладывает на себя некоторые особенности. Среди достоинств стали, полученной холодным способом, выделяют следующее:

• Более высокие прочностные характеристики. В первую очередь, это касается прочности на изгиб, которая в среднем выше аналогичного показателя горячекатаной стали на 20-25%. Связано это с меньшим значением и лучшим распределением остаточных напряжений по объему заготовки. Дополнительное температурное воздействие увеличивает вероятность образования микротрещин, что заметно уменьшает сопротивление металла механическим нагрузкам.
• Второе преимущество вытекает из первого. Коэффициент использования металла в случае холодной обработки выше, что при прочих равных условиях делает этот способ приоритетным по сравнению с горячекатаным методом.
• Прокат из холоднокатаных марок отличается большей точностью геометрии профиля. Отклонение от плоскостности ее как правило выше на 50-55%. Связано это опять же с меньшими остаточными температурными напряжениями, которые и являются причиной таких деформаций.
• Отсутствие предварительного нагрева заготовки положительно сказывается и на чистоте поверхности. Окалины и прожоги не свойственны холоднокатаному профилю. И, как уже было сказано ранее, он не требует проведения дополнительной очистки поверхности.

Виды поставок

На рынке металлопроката холоднокатаные стали встречаются в виде разного рода профиля: рулоны, уголки, швеллеры и т.д. Наиболее распространённым считается листовой профиль. Его размеры и механические свойства регулируются ГОСТ 19904-90.

Согласно ГОСТ, толщина поставляемых листов холоднокатаного вида стали составляет 0,25-4 мм. Ширина находится в пределах 510-710 мм, а длина от 1250 до 2500 мм. Также ГОСТ допускает нанесение хромового покрытия на листы толщиной до 2 мм. Слой хрома защищает сталь от агрессивного воздействия окружающий среды, уменьшая тем самым вероятность образования коррозии.

Ещё поставляется в рулонах. От листового проката его отличает значительно большая длина, которая в зависимости от толщины профиля может доходить до 30 метров. Все это выставляет рулонную сталь в более выгодном свете в вопросах, касаемо транспортировки.

Источник

Прокат (металлообработка)

Горячая прокатка

Бухта горячекатаной стали

Горячая прокатка — это процесс металлообработки, который происходит выше температуры рекристаллизации материала. После деформации зерен в процессе обработки они перекристаллизовываются, что сохраняет равноосную микроструктуру и предотвращает деформационное упрочнение металла. Исходным материалом обычно являются большие куски металла, такие как литые полуфабрикаты , такие как слябы , блюмы и заготовки . Если эти продукты были получены в процессе непрерывной разливки, они обычно подаются непосредственно в прокатные станы при соответствующей температуре. В небольших операциях материал начинается при комнатной температуре и должен быть нагрет. Это делается в яме для выдержки, работающей на газе или масле, для более крупных заготовок; для более мелких деталей применяется индукционный нагрев . Во время обработки материала необходимо контролировать температуру, чтобы убедиться, что она остается выше температуры рекристаллизации. Для того, чтобы поддерживать коэффициент безопасности отделки температуры

определена выше температуры рекристаллизации; обычно она на 50–100 ° C (90–180 ° F) выше температуры рекристаллизации. Если температура действительно упадет ниже этой температуры, материал необходимо повторно нагреть перед дальнейшей горячей прокаткой. [9]

Ямы для выдержки, используемые для нагрева стальных слитков перед прокаткой.

Горячекатаные металлы обычно имеют небольшую направленность своих механических свойств и остаточных напряжений, вызванных деформацией . Однако в некоторых случаях неметаллические включения будут придавать некоторую направленность, а детали толщиной менее 20 мм (0,79 дюйма) часто обладают некоторыми свойствами направленности. Кроме того, неравномерное охлаждение вызывает множество остаточных напряжений, которые обычно возникают в формах с неоднородным поперечным сечением, таких как двутавровые балки . Хотя готовый продукт хорошего качества, его поверхность покрыта прокатной окалиной , которая представляет собой оксид, который образуется при высоких температурах. Обычно его удаляют травлением или процессом гладкой чистой поверхности (SCS) , при котором поверхность становится гладкой. [10] Допуски на размеры обычно составляют от 2 до 5% от общего размера. [11]

Горячекатаная низкоуглеродистая сталь, по-видимому, имеет более широкий допуск на количество включенного углерода, чем холоднокатаная сталь, и, следовательно, ее труднее использовать кузнецу. Также для аналогичных металлов горячекатаный прокат оказывается менее дорогостоящим, чем холоднокатаный. [12]

Горячая прокатка используется в основном для производства листового металла или простых профилей, таких как рельсовые пути . Другие типичные области применения горячекатаного металла: [13]

• Рамы для грузовиков
• Автомобильные диски сцепления, колеса и колесные диски
• Трубы и трубки
• Водные нагреватели
• Сельскохозяйственная техника
• Ремни
• Штамповки
• Корпуса компрессоров
• Металлические постройки
• Железнодорожные вагоны-хопперы и компоненты вагонов
• Двери и стеллажи
• Диски
• Ограждения для улиц и шоссе

Конструкция профилированной прокатки

Прокатные станы часто делятся на обдирочные, промежуточные и чистовые сепараторы. Во время профильной прокатки исходная заготовка (круглая или квадратная) с диаметром кромки обычно в пределах 100–140 мм непрерывно деформируется для получения определенного готового продукта с меньшими размерами поперечного сечения и геометрией. Для производства определенного конечного продукта из данной заготовки могут быть приняты различные последовательности. Однако, поскольку каждый прокатный стан стоит значительно дороже (до 2 миллионов евро), типичным требованием является сокращение количества прокатных проходов. Были достигнуты различные подходы, включая эмпирические знания, использование числовых моделей и методов искусственного интеллекта. Lambiase et al. [14] [15] подтвердили модель конечных элементов (КЭ) для прогнозирования окончательной формы прокатного прутка при кругло-плоском проходе. Одна из основных задач при проектировании прокатных станов — уменьшение количества проходов. Возможным решением таких требований является проход

с
прорезью
, также называемый
разделенным проходом
, который разделяет входящий стержень на две или более части, тем самым фактически увеличивая коэффициент уменьшения поперечного сечения за проход, как сообщает Lambiase. [16] Другим решением для сокращения количества проходов на прокатных станах является использование автоматизированных систем для проектирования валков, предложенных Ламбиасом и Лангеллой. [17] впоследствии Ламбиасе разработал автоматизированную систему на основе искусственного интеллекта и, в частности, интегрированную систему, включающую механизм вывода, основанный на генетических алгоритмах, базу данных знаний, основанную на искусственной нейронной сети, обученной с помощью параметрической модели конечных элементов, и для оптимизации и автоматического проектирования. прокатные станы. [18]

Холодная прокатка

Холодная прокатка металла происходит при температуре ниже его температуры рекристаллизации (обычно при комнатной температуре), что увеличивает прочность за счет деформационного упрочнения до 20%. Он также улучшает качество поверхности и обеспечивает более жесткие допуски . Обычно холоднокатаный прокат включает листы, полосы, прутки и прутки; эти изделия обычно меньше, чем такие же горячекатаные. Из-за меньших размеров заготовок и большей прочности по сравнению с горячекатаным прокатом используются четырехвалковые или кустовые станы. [2] Холодная прокатка не может уменьшить толщину заготовки так сильно, как горячая прокатка за один проход.

Холоднокатаные листы и полосы бывают разных состояний: полнотвердые

,
полутвердые
,
четверть-твердые
и
прокатанные
. Полностью твердый прокат уменьшает толщину на 50%, в то время как в других случаях обжатие меньше. Затем холоднокатаная сталь отжигается для придания пластичности холоднокатаной стали, которая известна как холоднокатаная
и отожженная
. Скручивание, также известное как
скин-пасс
, включает наименьшее уменьшение: 0,5–1%. Он используется для получения гладкой поверхности, однородной толщины и уменьшения явления предела текучести (предотвращая образование полос Людерса при последующей обработке). Он блокирует дислокации на поверхности и тем самым снижает возможность образования полос Людерса. Чтобы избежать образования полос Людерса, необходимо создать значительную плотность незакрепленных дислокаций в ферритной матрице. Он также используется для разбивания блесток в оцинкованной стали. Прокат с обшивкой обычно используется в последующих процессах холодной обработки, где требуется хорошая пластичность.

Другие формы могут подвергаться холодной прокатке, если поперечное сечение относительно однородно, а поперечный размер относительно мал. Для холодной прокатки профилей требуется ряд операций по формованию, обычно таких как калибровка, разборка, черновая обработка, получистовая обработка, получистовая обработка и чистовая обработка.

При обработке кузнецом более гладкий, более стабильный и более низкий уровень углерода, инкапсулированного в стали, облегчает обработку, но за счет более высокой стоимости. [19]

Типичные области применения холоднокатаной стали включают металлическую мебель, письменные столы, шкафы для документов, столы, стулья, выхлопные трубы мотоциклов, компьютерные шкафы и оборудование, бытовую технику и компоненты, стеллажи, осветительные приборы, петли, трубы, стальные барабаны, газонокосилки, электронику. шкафы, водонагреватели, металлические контейнеры, лопасти вентиляторов, сковороды, комплекты для настенного и потолочного крепления, а также различные товары для строительства. [20]

Горячекатаные и холоднокатаные стальные листы: отличия и сфера применения

Одним из вариантом выплавки стали является производство холоднокатаных листов. Они обладают средней или большой длиной и шириной. А вот толщина может быть небольшой — от 0,35 до 5 миллиметров. Холоднокатаный лист производят методом холодной прокатки на металлургических заводах. Применяется он для производства различных небольших изделий и запчастей, а также для изготовления внешних ограждений, навесных конструкций. Какими физическими особенностями обладает материал? Как производят прокат листовой холоднокатаный? И чем он отличаются от горячекатаных изделий? В статье эти вопросы будут рассмотрены.

Холодный прокат

Лист холоднокатаный пропускается между катками без предварительного прогрева. Это более тяжелая работа, процесс занимает много времени. Лист железа при этом обладает однородной структурой с низкой пластичностью. В результате получается идеально гладкая поверхность. Чтобы устранить напряженность в металле, готовый лист обжимают и обжигают — это уже никак не влияет на его потребительские свойства.

Лист холоднокатаный пользуется спросом в строительстве, космической отрасли, машино- и судостроении. Он отличается превосходными внешними характеристиками и высокой прочностью. Таких свойств у горячекатаного листа нет. В продаже сложно найти толстый лист, выпущенный методом холодного проката — на него практически нет спроса. Одновременно производители редко выпускают горячекатаные тонкие листы.

Среди преимуществ материала:

• идеальные геометрические характеристики;
• внутренняя однородность;
• ровная и плоская поверхность.

Холодный прокат металла используют также для выпуска стальных листов, которые потом будут использованы в производстве современной мебели. Мебель из такого материала выпускают и для медицинских целей, химической промышленности, лабораторий. Тонкий холодный прокат используют при изготовлении красивой кухонной утвари.

Краткие сведения

Холоднокатаный лист (Х/К) — плоское металлическое изделие, которое имеет вид длинных полос. Х/К-изделия обычно делают из стальных сплавов, однако встречаются листы и из других металлов (алюминий, медь, дюралюминиевые сплавы, латунь). Холодные листы изготавливают в металлургических цехах с помощью прессования горячекатаных листов. Х/К-листы используют для производства автомобильных каркасов, жестяных банок и коробок, металлической посуды, профнастила.

Холодная сталь выпускается в виде больших длинных рулонов, а для получения отдельного прямоугольника листовой металл нарезаются на отдельные части с помощью промышленных ножниц. Большинство холоднокатаных полос обладают небольшой толщиной — от 0,35 до 2 миллиметров. Хотя встречаются и толстые изделия, у которых толщина может доходить до 5 миллиметров. Ширина холодной листовой стали обычно находится в пределах от 1,5 до 5 метров, хотя встречаются и более широкие изделия. Х/К-изделия при необходимости могут проходить дополнительную обработку — нагрев, дрессировка, оцинковка, механическая деформация, нанесение защитного слоя, покраска.

Горячий прокат

Горячий прокат металла — технология изготовления листовой стали. Заготовку сначала нагревают при температуре около 1000 градусов, а потом прокатывают валками. Прогретый металл становится более пластичным, в результате процесс требует меньше времени. Лист горячекатаный может иметь окалины из-за контакта раскаленной стали с воздухом. После изготовления прокат необходимо обработать, убрав все дефекты с поверхности.

Лист железа, изготовленный таким способом, подходит для тех сфер, где к изделиям не предъявляют строгих требований. Он имеет несколько преимуществ:

Недостатком проката является недостаточно ровная для некоторых сфер применения поверхность. После прогрева характеристики заготовки стали неоднородны. Именно поэтому невозможно обеспечить идеально гладкий лист, используя горячий прокат металла. Кроме того, на поверхности остаются следы окалины, и листы требуют дополнительной обработки.

Холоднокатаные листы

• высокая точность и сокращение потерь материала за счет отсутствия излишков;
• прочность и устойчивость к коррозии;
• достаточно хорошие показатели свариваемости, что позволяет применять все виды сварки, а также высокое качество сварных швов;
• возможность использовать все технологии обработки от коррозии – оцинковка, порошковое окрашивание;
• пластичность, благодаря которой изготавливают штампованные детали.

• главный минус – ограниченная толщина листа в 5 мм;
• высокая стоимость по сравнению с горячекатаным листом.

Чем отличаются области применения холоднокатаного листа от горячекатаного?

Разница в свойствах обуславливает различные сферы использования.

Горячекатаный лист чаще всего применяется:

• в строительстве – для изготовления несущих покрытий;
• в судо-, авиа- и машиностроении;
• для создания конструкций на сварных, болтовых, клепочных соединениях;
• для изготовления сварных труб.

Области применения холоднокатаного листового проката:

• производство профнастила, гладкого оцинкованного листа;
• автомобилестроение;
• получение жести – тонкого листа или ленты с защитным, чаще всего оловянным, покрытием, используемой для изготовления консервных банок;
• травленный отожженный лист – декапир – применяется для изготовления эмалированной посуды.

Благодаря высокому качеству поверхности, холоднокатаный лист хорошо воспринимает порошковое окрашивание, хромирование, никелирование.

Источник

Особенности материала

• Высокая прочность. Прокат листовой холоднокатаный проходит ряд технологических обработок, которые устраняют внутренние натяжения сплава, улучшают прочность материала.
• Маленькая толщина. Х/К-изделие получают методом многократного прессования, что позволяет получить изделие маленькой толщины (менее 1 миллиметра).
• Приятный вид. Поверхность холодного проката является чистой (отсутствует накипь, гари, следы термического воздействия). Поэтому материал можно использовать для эстетической отделки поверхности или изделий.
• Низкий риск образования ржавчины. В конце обработки Х/К-изделий обычно выполняется нагрев материала для рекристаллизации, что минимизирует риск коррозии при длительной эксплуатации.

Обратите внимание, что помимо холоднокатаных существует также горячекатаные листы. Эти материалы имеют много общего, а Х/К-изделия получают из горячекатаных листов с помощью прессования.

Основные отличия холоднокатаной и горячекатаной стали

Волочение труб

Трубы при волочении изготовляют за несколько проходов с постепенным уменьшением диаметра и толщины стенок. Перед волочением трубы выполняют ряд подготовительных операций: осмотр, зачистку, разрезку на части, забивку концов, травление, нанесение технологических покрытий и смазки.

Волочение труб (рис. 206) осуществляют несколькими способами: без оправки, на короткой оправке, на длинной оправке и на деформируемом сердечнике.

Волочение без оправки применяют в том случае, когда необходимо уменьшить только диаметр трубы. Деформацию проводят с помощью волоки, неподвижно закрепленной в упоре (люнете) волочильного стана. Волочение на короткой оправке применяют для одновременного уменьшения диаметра и толщины стенки трубы.

В настоящее время получил распространение способ волочения на плавающей оправке— разновидность способа волочения на короткой оправке. В основу конструкции всех волочильных станов положен общий принцип: применение непрерывно движущихся цепей для перемещения трубы в процессе волочения. На современных волочильных станах все операции механизированы. Длина труб после волочения ограничена длиной волочильного стана. Наиболее совершенны и производительны волочильные агрегаты, где процесс производства труб проводят на барабан в бунты. Длина труб может достигать 100 мм и более, а скорость волочения 100 — 200 м/мин.

Волочение на непрерывных волочильных станах является весьма прогрессивным способом производства труб.

Свойства горячекатаного проката

Горячекатаный листовой прокат отличается шероховатой поверхностью. Готовый лист имеет скругленные неточные углы. Если они обрезаются, материал маркируется индексом О, если он поставляется без обрезки, он получает индекс НО. Толщина этого типа стали неравномерна, ей характерен высокий процент содержания окалины.

Сортамент г/к листа по ГОСТ

Принятые нормативы делят горячекатаный лист металла на типы по толщине и сфере использования. Сейчас действуют ГОСТы с номерами:

• 14637-89, описывающий параметры толстолистового г/к проката толщиной 4-160 мм нормального качества, производимого из углеродистых сталей;
• 16523-97, определяющий свойства тонкого г/к проката до 3,9 мм;
• 5520-79, нормирующего выпуск толстолистовой г/к продукции толщиной 4-160 мм, основой которых служат углеродистые, низколегированные, легированные стали, применяемой для изготовления котельного оборудования, промышленных сосудов;
• 5521-93, описывающий листы нормальной и повышенной прочности толщиной 4-60 мм, выпускаемые из стали с увеличенной долей марганца для использования в судостроении;
• 6713-91, задающий параметры толстолистового проката из низколегированных марок для строительства мостов (обычных и северных);
• Р 55374-2012, отвечающий за мостовые конструкции из легированных сталей.

Размеры горячекатаного листа

Горячекатаная сталь нарезается на листы по габаритам, регламентируемым ГОСТ 19903-2015. Этот норматив задает толщину, равную 0,4-160 мм. Он берет за основу обычную нелегированную или низколегированную сталь. Если металл заворачивается в рулоны, его толщина должна быть 1,2-12 мм.

Кромка может обрезаться или не обрезаться. Точность описывается как повышенная или нормальная для толщины до 12 мм. Варианты плоскостности — нормальная, улучшенная, высокая, особо высокая.

Рулоны формируются на основе цельного полотна или двух сваренных кусков. Допустимые длины фрагментов — не меньше 1:5. Другие параметры длин и количества кусков обговариваются с заказчиком.

Практическое применение

Листовой холоднокатаный прокат, отдельные листы и полосы широко применяются в различных сферах промышленности. Изделия этого типа не требуют особого ухода, не ржавеют при соблюдении правил хранения. Еще одно крупное преимущество — приятный вид (горячий прокат лишен этого преимущества из-за технологических особенностей обработки). Производителями холодной стали являются Китайская Народная Республика, Россия, США, Германия, Франция, Япония.

Сферы применения

• Холоднокатаный лист с небольшим содержанием углерода используют в машиностроении (поэтому часто называют автолистами). Из этого материала на роботизированных конвейерных линиях делают металлический автомобильный каркас, а также различные детали (элементы мотора, бак, подвижные запчасти). Для нужд автомобильной промышленности обычно выплавляются полосами, которые обладают средней толщиной (от 1 до 2,5 миллиметров).
• Холоднокатаную сталь также применяют для производства жести. Для производства исходный лист проходит холодное деформирование с помощью сверхмощных прокатных прессов-валков, которые помогают получить материал толщиной менее 0,5 миллиметров. Для удобства получившаяся жесть нарезается промышленным ножницами на небольшие полосы, ширина которых составляет до 1,5 метров. Получившиеся полосы можно использовать в декоративных целях, а также для производства жестяных банок, металлических ограждений, перегородок.
• Холодную сталь можно также применять для производства материала под названием декапир, из которого делают домашнюю эмалированную посуду. Для изготовления декапира жесть проходить отжиг в высокотемпературных печах, чтобы сделать материал более пластичным. После отжига происходит формовка посуды с помощью прессов. Во время отжига на поверхности сплава образуется металлическая окалина, а также различный мусор. Для удаления вредоносных веществ декапир очищают с помощью кислот методом травления в ваннах. После остывания мы получаем качественную металлическую посуду без окалины, которую можно использовать для приготовления пищи или хранения каких-либо продуктов.
• Лист стальной холоднокатаный также применяют для производства профнастила. Этот материал представляет собой тонкий металлический лист, на который наносится дополнительный цинковый слой. Профлисты используют для создания ограждений или заборов, а также для внешней отделки домов (крыши, внешние стены, перегородки, наклонные поверхности). Цинковый слой выступает в роли защитного элемента, который предотвращает контакт материала с внешней средой. Ведь профлист из-за особенностей эксплуатации будет часто контактировать с осадками, а цинк будет препятствовать образованию ржавчины и вредоносных соединений. При необходимости профлист может изготавливаться с дополнительными ребрами жесткости, которые будут защитить материал от механических повреждений.

Прокатка инструментальной стали

Сталь марок Х12, Х12М, так же как и быстрорежущая, относится к ледебуритному классу. Ледебуритная эвтектика этой стали плавится при низких температурах (около 1200°С), а у быстрорежущей стали при температуре свыше 1300 °С. При прокатке ледебуритная эвтектика разрушается; при этом ледебуритные карбиды ведут себя как посторонние включения, образуя строчечную структуру. По этой причине температура нагрева не должна превышать 1140— 1160 °С; температура конца прокатки должна быть не ниже 850 °С.

Слитки инструментальной высокохромистой стали подвергают ковке, хотя возможна и их прокатка. Заготовку для сортового проката деформируют по такому же режиму, как и быстрорежущую сталь.

Инструментальные высокохромистые стали склонны к образованию закалочных трещин, поэтому их следует подвергать медленному охлаждению после прокатки и ковки по тем же режимам, что и быстрорежущую сталь.

Сталь ХВГ применяют для изготовления мерительных калибров и других точных инструментов, так как она обладает свойством мало изменять свои размеры после термической обработки. Из нее изготавливают также длинные инструменты. Эта сталь чувствительна к напряжениям, возникающим при нагреве, который поэтому должен производиться достаточно медленно. В равной мере это относится и к скорости охлаждения, которая во избежание образования трещин должна быть замедленной.

Из-за большого содержания углерода температура нагрева этой стали должна быть достаточно низкой: сталь склонна к образованию карбидной ликвации и карбидной (цементитной) сетки. Чтобы предотвратить образование цементитной сетки, температуру конца прокатки следует поддерживать возможно ниже с обязательным быстрым охлаждением до 650 °С.

Основные свойства холоднокатаной продукции

Преимущества холодной прокатки:

• возможность получения очень тонкого листа – от нескольких микрон, – что недостижимо при горячем деформировании;
• более высокая точность размеров;
• хорошее качество поверхности.

Основные недостатки холодного деформирования:

• необходимость наличия широкого ассортимента сложного оборудования;
• большое количество переделов;
• значительная энергоемкость, в том числе из-за необходимости обязательного отжига.

Сортовые станы

При прокатке любого профиля по принятой на стане схеме необходимо обеспечение устойчивого технологического процесса прокатки, соответствие точности размеров заданным условиям с использованием поля минусовых допусков согласно ГОСТа, со сдачей профилей проката по теоретической массе.

Устойчивость технологического процесса прокатки характеризуется постоянством размеров профиля во время прокатки. Оптимальной схемой прокатки предусмотрена простота настройки стана на получение данного графика высокой точности. При этом валковая арматура также должна быть максимально простой и взаимозаменяемой. Эти требования обусловливаются калибровкой профилей и валков, определяющей оптимальность схемы прокатки. Схема прокатки групп профилей или отдельных их видов, входящих в сортамент стана, также основана на максимальном упрощении обслуживания стана.

Производство сортового проката характеризуется расширением сортамента и повышением качества продукции. Сортовые станы классифицируют по следующим признакам: диаметру прокатных валков чистовой клети, расположению клетей, сортаменту прокатываемых профилей, спецификации стана, принципу ведения технологического процесса прокатки.

По расположению клетей станы подразделяют на линейные, применяемые обычно в тех случаях, когда нет достаточных площадей для их размещения; с последовательным расположением клетей на нескольких параллельных линиях; с последовательным расположением клетей на одной линии.

Сортовые станы подразделяют на станы со свободной прокаткой и непрерывные. Станами со свободной прокаткой называют такие, у которых раскат в процессе прокатки находится только в одной клети, при этом в одной можно одновременно прокатывать две полосы, например в черновых трехвалковых клетях крупносортных и рельсобалочных станов.

Непрерывными называют такие станы, у которых при последовательном расположении клетей в процессе прокатки полоса одновременно находится в нескольких клетях (не менее чем в двух). На современных непрерывных станах предусматривают индивидуальные электродвигатели, наличие которых упрощает настройку стана из-за возможности изменения константы варьированием частоты вращения валков в любом случае. Это приводит к уменьшению парка валков.

Для классификации сортовых станов условно принимают профили круглой и квадратной стали, а затем соответственно их площадям поперечного сечения принимают другие профили, в числе которых могут быть и фасонные.

Технология производства

С технологической точки зрения производство Х/К-стали является трудоемким процессом, для которого нужно дополнительное оборудование, электроэнергия, квалифицированные рабочие. Обычно холоднокатаную сталь делают в специальных цехах на металлургических заводах, а домашнее производство таких материалов практически невозможно. Для удобства производств Х/К-материалов можно разбить на три этапа — предварительная обработка, обкатка и прессование, финальная обработка. Ниже мы рассмотрим этапы более подробно.

Начальная обработка

Для изготовления холоднокатаного проката применяются горячекатаные листы, толщина которых составляет от 2 до 10 миллиметров. После выплавки и обработки горячий прокат проходит этап естественного остывания, а потом его упаковывают в рулоны и подают в цех холодного проката. В цеху материал распаковывают и укладывают на конвейерный стол. На начальном этапе обработки выполняется очистка горячего проката, а также удаление оксидной пленки-окалины. Этот этап является очень важным, поскольку в случае проката материала с окалиной оксидная пленка будет вдавливаться в материал, что серьезно снизит его физические свойства, а также может повредить прессы-валки.

Очистка окалины выполняется двумя методами:

• Механическая очистка. В данном случае очистка окалины осуществляется с помощью потока металлических частиц, которые распыляются по всей поверхности листа под большим давлением. Для обработки больших листов обработка выполняется с помощью ручных инструментов (рабочий надевает костюм, берет инструмент и выполняет зачистку). В случае компактных изделий прокат может помещаться в специальные камеры, где обработка будет выполняться автоматическим методом.
• Химическая очистка. В данном случае обработка выполняется с помощью сильных кислот (соляная, серная, азотная, фосфорная). Обработка выполняется в крупных травильных ваннах с кислотами, куда на небольшое время помещается прокатная сталь. После травления металлическая поверхность очищается от остатков кислот, а потом прокатный лист вытирается насухо и высушивается.

Сортамент

Массовым видом прокатной продукции являются сортовые профили. Сортовую сталь подразделяют на крупно-, средне- и мелкосортную. Соответственно и прокатные станы делят на крупно-, средне- и мелкосортные. В табл. 14 приведен сортамент профилей сортовых станов.

Как определить массу проката?

На заводах или фабриках для определения веса холоднокатаной полосы используют промышленные электронные весы. Процедура взвешивания осуществляется стандартным образом — на весы помещается полоса, а через несколько секунд на табло отображается вес объекта в килограммах или тоннах. Также существуют косвенные методы определения весов листового проката. Самый популярных из них — использование расчетной формулы, которая выглядит так: W = P x L x W x H. Расшифровывается формула так:

• P — плотность стального изделия. Значение плотности напрямую зависит от состава металлического сплава. В зависимости от количество легирующих добавок плотность стали составляет от 7700 до 7900 кг на кубический метр. Для удобства подсчетов мы возьмем среднее значение плотности — 7800 килограмм на куб (погрешность подсчетов — менее 3%).
• L (Length) — длина изделия. Обратите внимание, что значение длины нужно брать в метрах. Если у Вас есть длина в сантиметрах, то это значение нужно разделить на 100.
• W (Width) — ширина изделия, выраженная в метрах. Если у Вас есть значение ширины, выраженное в сантиметрах, то это значение нужно также разделить на 100.
• H (Height) — высота листа, переведенная в метры. Высоту часто указывают в сантиметрах или миллиметрах. Чтобы перевести это значение в метры, нужно разделить на 100 (сантиметры) или на 1000 (миллиметры).

Чтобы разобраться с этой формулой, рассмотрим пример. Пусть у на есть холодный прокат; его длина — 500 сантиметров, ширина 100 сантиметров, высота 25 миллиметров. Нужно определить его массу, приняв за параметр плотности значение 7800 килограмм на куб. Чтобы решить задачу, нужно сперва перевести длину/ширину/высоту в метры — это будет 5 метров, 1 метр и 0,025 метров соответственно. Теперь подставим значения в формулу: W = P x L x W x H = 7800 x 5 x 1 x 0,025 = 975 килограмм. Не забывайте — это формула подходит для определения массы прямоугольных листов. Если у Вас имеется холоднокатаный лист, который обладает нестандартной формой или сильно закругленными краями, то эту формулу использовать нельзя.

Различия между горячекатаной и холоднокатаной сталью

Важно отметить, что основное их отличие — это процесс производства. Горячий — относится к процессу, который проходит при сильном нагревании, а холодный — производится при обычной температуре. Хотя эти методы и влияют на производительность, а также общее применение, но их не следует путать с формальными спецификациями и марками стали, определяющими металлургический состав и характеристики. Стали разных марок и спецификаций бывают как горячекатаными, так и холоднокатаными, включая основные углеродистые и другие стальные сплавы.

Это может показаться очевидным, но некоторые виды стали больше подходят для определённой специфики применения. Поэтому понимание того, какую из них использовать, поможет предотвратить перерасход сырья. И также можно сэкономить средства и время, затрачиваемые на дополнительную обработку. Понимание различий между стальными изделиями горячей или холодной прокатки останавливает выбор на том или другом виде.

Источник

Холодная прокатка

Холодной прокаткой обычно называют пластическое деформирование металла при комнатной температуре. Явления, которые связаны с холодной обработкой, происходят, когда металл деформируют при температурах около 30 % и ниже его температуры плавления в абсолютной шкале измерения. В ходе холодной обработки в металле возникает все увеличивающееся количество дислокаций. Перепутывание этих дислокаций и вызывает упрочнение металла – наклеп или деформационное упрочнение. При деформационном упрочнении прочность металла с ростом деформации увеличивается.